一種電子產品硬件接口自動測試方法

張寶升

（中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所，陜西西安，710065）

0 引言

電子產品由各種各樣的功能電路組成，在對產品進行調試或測試時，需對這些硬件電路的性能進行測試，確認是否達到出廠要求。測試分為手動測試和自動測試兩種方式，手動測試耗費人力和時間，已不能適應大批量的生產交付，本文設計了一種電子產品硬件接口自動測試方法，相比手動測試來說能夠節省大量的人力成本和時間成本。

1 自動測試平臺設計

自動測試平臺采用如下理念和方法進行設計：

（1）硬件上采用模塊化、開放式的通用結構，以綜合通用為原則，實現資源共享；

（2）統一規劃測試資源，利用共同的硬件及軟件平臺，使測試設備設計具有可繼承性和可持續發展性；

（3）采用成熟和先進的標準和技術，根據不同的測試要求進行擴展；

（4）測試軟件采用模塊化設計，盡量減少重復設計或更改。

1.2 總體架構設計

自動測試平臺以NI 公司的PXI 總線設備為核心，PXI總線標準由美國國家儀器公司于20世紀90年代提出，具有體積小、成本低、集成性能好、兼容性好以及開發周期短等優勢[1]。

自動測試平臺以PXI測控計算機作為測控核心，運行測試軟件，實現自動測試平臺與用戶的人機接口，測試信號的采集、激勵信號的輸出、測試結果的輸出及測試報告的生成[2]。自動測試平臺總體架構如圖1所示。

圖1 通用測試平臺總體架構

自動測試平臺選用PXI接口的各類功能板卡來生成被測產品所需的各類激勵信號，同時也采集被測產品輸出的各類控制或驅動信號。PXI板卡插在PXI機箱中，統一由PXI機箱電源供電，PXI機箱電源和工控機統一由市電供電。

自動測試平臺根據被測對象選擇相應的適配器、專用測試電纜和測試軟件。根據被測對象不同信號特征的需求，通過適配器實現信號隔離、調理以適應通用測試資源。

1.3 PXl測控計算機

PXI測控計算機接收上位機發送的指令,然后按照通訊協議把測試數據上傳給上位機，由上位機進行可視化顯示。

PXI測控計算機內置各種功能模塊,測試資源較多,為了保證測試的實時性,采用PXI RT控制器,并結合多線程技術,創建專用于定時計數的定時器線程。經驗證系統可達到20ms的精確定時,使I0信號能夠及時地被響應，保證了測試的可靠性和實時性。

PXI測控計算機主要實現板卡初始化,板卡自檢、信號校準和自動測試4大功能。

a.板卡初始化：對所有的功能板卡進行設置,確定其工作狀態,通過調用各種硬件驅動來實現初始化工作。

b.板卡自檢：完成所有功能板卡的自測試并輸出自檢結果,若自檢正常則可以繼續對被測產品進行測試,若不正常則輸出故障信息、停止測試。

c.信號校準：功能板卡長時間使用后,信號會出現漂移,為保證精度,校準軟件應能在數字萬用表等標準儀器的輔助下,完成信號校準。

d.自動測試：按照通訊協議,依據上位機發出的指令給被測產品輸出激勵,然后采集被測產品的響應信號,并作出合格性判斷,最后輸出測試報表。

1.4 調理箱

調理箱用來調理各種電壓和電流信號。調理箱的作用是對幅度較大的電壓信號進行衰減,對幅度較小的電壓信號進行放大；對于電流信號調理箱提供轉化為電壓的功能；對于功率信號調理箱提供必要的負載。并且根據需要對信號進行濾波處理,信號通過調理箱后才能供模擬輸入通道采集。

2 通訊協議

本自動測試方案通訊接口采用SCI通訊接口，通訊協議如表1所示。校驗和為除其自身外所有數據和的補碼，占一個字節，若校驗和出錯，不會有返回值。

表1 自動測試通訊協議

表1中，指令號、通道號分別對應測試的信號類別和信號名稱。比如指令號可以為“模擬量輸入測試”，通道號可以為“0~5V輸入測試”。

3 測試軟件設計

3.1 開發環境

測試軟件開發使用LabVIEW圖形化編程語言,采用模塊化的設計風格,模塊設計遵循高內聚、低耦合的設計原則,保證各個模塊對內具有確定的功能,模塊對外具有清晰簡潔的接口,且模塊和模塊之間的耦合性降低,使得每個模塊可以同時開發,互不影響,同時也降低了修改和維護的難度。

3.2 功能設計

測試軟件由測試平臺軟件和被測產品內置測試程序兩部分組成，包括權限管理、數據顯示、數據存儲、測試報表生成4個功能模塊，如圖2所示，各功能模塊的功能如下所述。

圖2 測試軟件功能架構設計

權限管理：包括用戶登錄管理、密碼及權限管理,通訊端口設置、數據顯示及存儲參數設置、被測對象設置、數據合格閾值設置等配置信息。

數據顯示：根據用戶預先設定的顯示參數及合格閾值,對數據進行曲線或文本等形式的實時顯示,并根據合格閾值設置超限告警點。

數據存儲：根據用戶預先設定的存儲參數,對數據以表格或文本等形式進行后臺存儲。

測試報表生成：對測試結果以報表的形式輸出,報表中應包含測試時聞、被測對象信息、測試數據、測試結論、不合格項等信息。數據保存格式可以為txt或excel文件,被測產品每通斷電1次保存一個文件,文件以“產品型號+產品編號+測試時間”命名。

4 測試流程設計

本方案的測試流程為：

a.首先由自動測試平臺通過SCI通訊總線命令被測產品進入測試模式，被測產品接收到命令后進入測試模式，并應答自動測試平臺[3]；

b.進入測試模式后，自動測試平臺和被測產品進行握手，握手3次，3次握手均成功后才能進行硬件接口自動測試，關于測試信號類別和測試指令號的對應關系，可按表2的要求執行，其中“┅”表示可擴展；

表2 信號類別和指令號對應關系

c.對于測試的實際值，由自動測試平臺將實際值與期望值進行比較分析，并作出合格性判斷。

測試過程中，為避免信號干擾導致的偶發性故障，可按以下原則處理：

（1）每個信號的每個測試點最多可連續測試3次。即在3次之內（含）的任何一次測試合格，則繼續進行下一個測試點或測試先好的測試；若3次均測試不合格，則報該項測試故障，然后進行下一個測試點或測試先好的測試。

（2）對測試超時的處理方法為：若自動測試平臺發送某一包測試數據后，被測產品在10s內無應答，視為超時，此時判定為該項測試故障。

5 結語

本文介紹了一種電子產品硬件接口自動測試方法，采用通用的SCI通訊接口，能夠用于電子產品平臺的硬件接口自動測試。自動測試的應用能夠大幅提高電子產品的生產交付效率，節省人力和時間成本，具有廣闊的應用前景。